XXVI
Konferencja
Naukowo-Techniczna
awarie budowlane 2013
T
OMASZ
M
AJEWSKI
, ppi.tomimaj@gmail.com
Pracownia Projektowo-Inżynierska Tomasz Majewski
M
ACIEJ
N
IEDOSTATKIEWICZ
, mniedost@pg.gda.pl, mniedost@gmail.com
Politechnika Gdańska, Wydział Inżynierii Lądowej i Środowiska
AWARIA STROPU WIELORODZINNEGO BUDYNKU
MIESZKALNEGO JAKO NASTĘPSTWO
SAMOWOLI BUDOWLANEJ
THE BREAKDOWN OF THE FLOOR OF THE MULTI-OCCUPIED RESIDENTIAL
BUILDING AS THE RESULT OF THE LAND USE VIOLATION
Streszczenie W artykule przedstawiono opis usterek stropu, które powstały jako następstwo jego samo-
wolnej przebudowy przeprowadzonej bez dokumentacji remontowej oraz z pominięciem zasad wiedzy
technicznej. Strop pierwotnie pełniący funkcje stropodachu został przebudowany w zakresie zmiany jego
konstrukcji oraz warstw wykończeniowych, a uzyskana powierzchnia była użytkowana jako taras wido-
kowy. W pracy przedstawiono propozycję naprawy polegającej na przywróceniu pierwotnej funkcji
stropodachu.
Abstract In the paper, a description of defects of the floor, which appeared as the result of its arbitrary
reconstruction, performed without renovation documentation and with omitting rules of technical
knowledge was presented. The floor, originally fulfilling functions of the flat roof, was reconstructed in
the structure and finishing layers, with recived areas being used as an observation terrace. In the following
work, a proposition, consisting the reconstruction of the structure of the flat roof was presented.
1. Wstęp
Samowolne, bez dokumentacji projektowej, wymaganych prawem pozwoleń oraz prowa-
dzenie robót przez wykonawców nie posiadających elementarnej wiedzy technicznej z zakresu
budownictwa, bardzo często jest przyczyną występowania w użytkowanych obiektach stanu
przed awaryjnego, awarii a czasami może doprowadzić do katastrofy budowlanej. Zakres
występujących usterek i uszkodzeń elementów konstrukcyjnych obiektów budowlanych, w tym
budynków mieszkalnych zależy od ich konstrukcji, jak również powiązany jest z zakresem
prowadzonych, niezgodnie z zasadami wiedzy technicznej prac budowlanych [1]. W przypadku
eksploatowanych budynków mieszkalnych usuwanie usterek i uszkodzeń elementów konstruk-
cyjnych i wykończeniowych będących następstwem samowoli budowlanych jest dodatkowo
utrudnione, gdyż odbywa się najczęściej w czasie użytkowania obiektu, którego całkowite
wyłączenie z eksploatacji jest bardzo często niemożliwe ze względów społecznych, a częściowe
wyłączenie z eksploatacji skutkuje poważnymi utrudnieniami organizacyjnymi. Celem artykułu
jest przedstawienie negatywnego wpływu wykonanych prac budowlanych związanych z prze-
budową stropodachu w wielorodzinnym budynku mieszkalnym na stan techniczny tego obie-
ktu. W wyniku samowolnie, bez wymaganej dokumentacji projektowej, przeprowadzonych
prac budowlanych użytkownik lokalu mieszkalnego zlokalizowanego w poziomie poddasza
budynku, uzyskał powierzchnię użytkową w postaci tarasu. Zastosowane rozwiązania oraz
176
Majewski T. i in.: Awaria stropu wielorodzinnego budynku mieszkalnego jako następstwo…
sposób eksploatacji doprowadziły do stanu awaryjnego stropu nad II piętrem oraz usterek
murów zewnętrznych i stropu w poziomie I piętra. W artykule opisano również przyjęty sposób
usunięcia występujących usterek stropu nad II piętrem.
2. Dane ogólne
Wielorodzinny budynek mieszkalny zrealizowany został w latach 30-tych XX wieku
w technologii tradycyjnej, jako trójkondygnacyjny, z poddaszem użytkowym nad częścią rzutu
II piętra, całkowicie podpiwniczony, w zabudowie bliźniaczej (rys. 1a).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
Rys. 1. Wielorodzinny budynek mieszkalny stanowiący przedmiot artykułu: a) elewacja frontowa,
b) widok połaci dachowej na sąsiednim budynku z nie przebudowanym stropodachem c) widok tarasu
powstałego w wyniku samowolnie prowadzonych prac budowlanych, d) uszkodzenia w miejscu
oparcia żelbetowej płyty tarasu na murach zewnętrznych, e) uszkodzenia gzymsu, f) sposób montażu
balustrady ochronnej
Budownictwo ogólne
177
W rzucie poziomym budynek jest prostokątem o wymiarach 9,80
×
14,00 m i poprzecznym
układzie konstrukcyjnym ścian. Mury zewnętrzne w poziomie kondygnacji zagłębionej w grun-
cie, jak również w poziomie parteru, I oraz II piętra zrealizowane zostały z cegły ceramicznej
pełnej o grubości 38 cm, natomiast w poziomie poddasza o grubości 25 cm. Na podstawie oceny
makroskopowej wbudowaną cegłę oceniono jako charakteryzującą się wytrzymałością na
ś
ciskanie f
b
= 7.5 MPa, natomiast zaprawę f
m
= 2 MPa. Strop nad piwnicą wykonany został jako
strop na belkach stalowych z wypełnieniem płytą stalo-ceramiczną Kleina typu półciężkiego.
Stropy między kondygnacyjne wykonstruowano jako stropy na belkach drewnianych ze
„ślepym” pułapem. Drewniane belki stropowe (100
×
180 mm) o rozpiętości w świetle ścian
355 cm i 371 cm rozmieszczone zostały w średnim rozstawie osiowym co 99 cm. Belki nie
zostały zakotwione w ścianach (brak kotwienia czołowego i bocznego). Stropy na belkach
drewnianych wykonstruowane zostały również jako przegrody poziome w obszarze pomiesz-
czeń „mokrych” (kuchnia, łazienka, WC). Stropodach budynku zrealizowany został w dwóch
poziomach: a) nad częścią niższą budynku (nad II piętrem) – jako dach płaski, jednospadowy
o konstrukcji krokwiowej (drewniane belki stropowe 100
×
180 mm w rozstawie co 99 cm) ze
słupkami podpierającymi krokwie (140
×
144 m) i nachyleniu 9
°
, b) nad częścią wyższą budynku
– jak dach płaski, dwuspadowy o konstrukcji krokwiowo-słupkowej i nachyleniu 12
°
. Budynek
posiada jedną klatkę schodową o konstrukcji żelbetowej. W budynku znajdują się 4 samo-
dzielne lokale mieszkalne, na każdej kondygnacji usytuowany jest jeden lokal.
3. Opis usterek i uszkodzeń stropu nad II piętrem
W trakcie realizacji tzw. rocznego przeglądu budynku (Kontrola stanu technicznego
obiektu budowlanego) stwierdzono w lokalu mieszkalnym na poziomie II piętra następujące
uszkodzenia: deformacje dolnej powierzchni stropu w okolicy pieca na paliwo stałe, ubytki
wyprawy tynkarskiej na suficie, ubytki cegieł i zaprawy w murze od strony zewnętrznej
(elewacji) w obszarze węzła stropowo-ściennego w poziomie stropu nad II piętrem oraz
rozległe ślady zawilgocenia murów wzdłuż węzła okapowego. Szczegółowa analiza stanu
technicznego budynku oraz archiwalnej dokumentacji projektowej będącej w dyspozycji
Administratora Budynku wykazały rozbieżność stanu faktycznego ze stanem przedstawionym
w tej dokumentacji. Różnice dotyczyły przede wszystkim układu funkcjonalno-użytkowego
poszczególnych lokali mieszkalnych, w tym w lokalu w poziomie poddasza. Stwierdzono, że
w latach minionych stropodach w części niższej budynku został rozebrany (zdemontowano
pokrycie papowe, deskowanie, ukośne krokwie oraz słupki) i zastąpiony tarasem.
W wyniku samowolnie, bez wymaganej dokumentacji projektowej oraz nadzoru, przepro-
wadzonych prac budowlanych użytkownik lokalu mieszkalnego zlokalizowanego na ostatniej
kondygnacji budynku (w poziomie poddasza) uzyskał powierzchnię użytkową w postaci tarasu
zewnętrznego. Wykonana samowolnie przebudowa polegała na częściowej rozbiórce drew-
nianej więźby dachowej (pozostawiono jednynie drewniane belki stropowe) i wykonaniu w jej
miejsce żelbetowej płyty tarasu. Stwierdzony w wykonanych odkrywkach układ warst wykoń-
czeniowych na tarasie pokazano na rys. 2 i 3. Żelbetowa płyta o grubości 90 mm, wykonana
została z betonu niskiej jakości (według wstępnej oceny makroskopowej B10, o bardzo poro-
watej strukturze) ułożonego na istniejących drewnianych belkach rozebranego stropodachu.
Na płycie wykonana została izolacja przeciwwilgociowa z pojedynczej warstwy papy asfalto-
wej na lepiku asfaltowym, na której ułożono okładzinę z płytek ceramicznych. Styropian
spełniający rolę izolacji termicznej odmiany M15 znajdował się pod żelbetową płytą tarasu
i nad „ślepym” pułapem stropu (rys. 2).
178
Majewski T. i in.: Awaria stropu wielorodzinnego budynku mieszkalnego jako następstwo…
a)
b)
Rys. 2. Strop nad II piętrem wielorodzinnego budynku mieszkalnego stanowiącego przedmiot artykułu
czasie prac remontowych: a) uszkodzenia ścian w narożniku, widoczne gniazda oparcia belek na murze
oraz styropian pod żelbetową płytą stropową b) uszkodzona drewniana belka stropowa przy kominie,
widoczny szczegół zbrojenia płyty żelbetowej
Na murach zewnętrznych, poniżej miejsc oparcia płyty widoczne były ubytki cegieł
w muru (wykruszenia) oraz rozległe zawilgocenie (rys. 1d). Wzdłuż krawędzi zewnętrznych
wykonanego tarasu zamontowano balustradę stalową (rys. 1 c-e).
4. Analiza stanu technicznego stropu nad II piętrem
Na podstawie analizy dostępnych dokumentów będących w dyspozycji Administratora
Budynku ustalono, że przebudowa części niskiej stropodachu (w poziomie nad II piętrem)
wykonana została jako typowa samowola: prace budowlane prowadzone były bez wcześniej-
szego opracowania dokumentacji remontowej (ekspertyza techniczna + projekt budowlany),
a na planowany do realizacji zakres prac budowlanych nie uzyskano stosownej decyzji admini-
stracyjnej.
Na podstawie analizy uszkodzeń murów oraz stropu nad II piętrem ustalono, że wystę-
pujące uszkodzenia są następstwem przebudowy stropodachu w celu jego eksploatacji jako
tarasu widokowego z pominięciem zasad wiedzy technicznej.
Stropodach o konstrukcji lekkiej (dach krokwiowy) został rozebrany a na pozostawionych
w trakcie rozbiórki drewnianych belkach stropodachu wykonana została żelbetowa, monoli-
tyczna płyta tarasu. Wykorzystane jako podpory pośrednie drewniane belki stropowe nie
posiadały wystarczającej nośności, co skutkowało ich ponadnormatywną deformacją, uszko-
dzeniami podsufitki oraz powstaniem przecieków w miejscu stryku płyty żelbetowej z cera-
micznym murami (rys. 2a, 2b). Przyjęty nieprawidłowy układ warstw wykończeniowych
(rys. 3), brak właściwej izolacji termicznej, izolacji przeciwwilgociowej, brak wyprofilowa-
nych spadków oraz ponadnormatywnie ugięcia belek doprowadziły w efekcie do powstania
zarysowań w miejscach styku stropu ze ścianami oraz powstawania zastoisk wody na powie-
rzchni tarasu i przeciekami do wnętrza budynku.
W wykonanych odkrywkach belki drewniane (pełniące role podpór pośrednich dla płyty
tarasu) posiadały ubytki korozyjne od 60% (w strefie przyściennej) do 80% (w środku rozpię-
tości) powierzchni przekroju poprzecznego. Średnia wartość wilgotności masowej U
m
belek
drewnianych wynosiła nawet 88%, co kwalifikowało je jako elementy mokre. Wykonane
sprawdzające obliczenia statyczno-wytrzymałościowe pokazały, że w stanie istniejącym (po sa-
mowolnym wykonaniu przebudowy tarasu) w drewnianych belkach stropowych występuje
przekroczenie warunków normowych Stanu Granicznego Nośności o 133% (
σ
md
= 24,22 MPa
>> f
d,m
= 10,38 MPa) oraz Stanu Granicznego Użytkowania o 251% (u
fin
= 80,1 mm >>
u
lim
= 22,8 mm).
Budownictwo ogólne
179
Rys. 3. Przekrój poprzeczny przez taras (stan istniejący-efekt samowoli budowlanej)
Płyta żelbetowa, monolityczna wykonana została jako element o grubości 90 mm z betonu
o mało zwartej strukturze (znacznej porowatości). Wyniki badań wytrzymałości na ściskanie
odnoszące się do próbek betonu pobranych z płyty pokazały, że z uwagi na wytrzymałość na
ś
ciskanie (f
ci
= 6,4 MPa) betonu nie można zakwalifikować jako beton konstrukcyjny (klasa
minimum B15) według zaleceń normy PN-B-03264:2002 Konstrukcje betonowe, żelbetowe
i sprężone. Obliczenia statyczne i projektowanie. Do obliczeń sprawdzających przyjęto rze-
czywistą wytrzymałość betonu określoną w trakcie badań laboratoryjnych.
Płyta stropowa zbrojona była ortogonalną siatką z prętów zbrojeniowych
φ
10 mm
o średnim rozstawie oczek 15 cm (rys. 2).
Wyniki pH betonu w wykonanych odkrywkach, w postaci odbarwienia powierzchni betonu
pod wpływem cieczy pomiarowej (tzw. "Rainbow Test"), pozwoliły na stwierdzenie, że pH
betonu na całej grubości płyty jest w poziomie 7÷9 pH. Oznacza to, że beton z którego
wykonano płytę tarasu utracił naturalną zdolność ochrony zbrojenia przed korozją (pH < 11,8)
[2]. Potwierdza to stwierdzona w wykonanych odkrywkach korozja powierzchniowa prętów
zbrojeniowych.
Ponadto należy zauważyć, że zrealizowany na płycie tarasu układ warstw nie został
wykonany w sposób właściwy dla tarasów (rys. 3) – zastosowane rozwiązania nie spełniają
zaleceń zamieszczonych w Instrukcji ITB Nr 344/97 Zabezpieczenia wodochronne tarasów.
Dobór materiałów i technologia wykonania oraz 344/2007 Zabezpieczenia wodochronne
tarasów z uwagi na: a) nieprawidłowy układ warstw, b) brak wykonania spadku tarasu
w poziomie wierzchu części konstrukcyjnej, c) nie wykonanie podziału okładziny z płytek
180
Majewski T. i in.: Awaria stropu wielorodzinnego budynku mieszkalnego jako następstwo…
mrozoodpornych szczelinami dylatacyjnymi, d) brak zastosowania izolacji wodochronnej
podpłytkowej zabezpieczającej przez penetracją wody do warstwy gładzi betonowej, e) brak
warstwy gładzi ułożonej w spadku, f) brak warstwy poślizgowej na styku płyty oraz gładzi
cementowej, g) brak zastosowania zbrojenia przeciwskurczowego warstwy dociskowej (z prę-
tów stalowych lub zbrojenia rozproszonego), h) zastosowanie jako materiału termoizolacyj-
nego polistyrenu ekspandowanego (styropianu) o luźnej strukturze, i) wykonanie nieskutecz-
nej izolacji wodochronnej, którą można uznać jedynie za izolacje przeciwwilgociową.
W zakresie układu warstw tarasu na szczególną uwagę zasługuje fakt niepoprawnego zasto-
sowania materiału termoizolacyjnego, niezgodnego z zaleceniami zamieszczonymi w aktualnie
obowiązującej normie PN-EN 13163:2004 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie. Wyro-
by ze styropianu (EPS) produkowane fabrycznie. Specyfikacja, jak również w normie już nie
obowiązującej, jednak bardzo powszechnie stosowanej w praktyce inżynierskiej
PN-B-20130:1999 Wyroby do izolacji cieplnej w budownictwie – płyty styropianowe (PS-E)
oraz aneksie do tej normy PN-B-20130/Az1:2001: na etapie wykonawstwa izolacje termiczną
wykonano z gruboziarnistego styropianu o luźnej strukturze który na podstawie oględzin można
zakwalifikować do odmiany M15-według dawnych oznaczeń (PS-E FS 12 –według aktualnie
obowiązujących oznaczeń). Zalecenia normowe wskazują na konieczność stosowania jako
materiału izolacyjnego styropianu odmiany M30-według dawnych oznaczeń (PS-E FS 20-
według aktualnie obowiązujących oznaczeń). Jednak praktyka inżynierska wskazuje, że rozwią-
zaniem zdecydowanie bardziej poprawnym jest zastosowanie polistyrenu ekstrudowanego
(styroduru) (XPS), który charakteryzuje się zmniejszoną w stosunku do styropianu nasiąkli-
wością oraz odkształcalnością.
Zastosowano błędny sposób montażu balustrad tzn. balustrady ochronne zamontowane
zostały w poziomie wierzchu tarasu, co spowodowało perforacje izolacji przeciwwodnej oraz
przyczyniło się do rozszerzenia uszkodzeń wilgotnościowych wstępujących w obszarze węzła
stropowo-ściennego.
Zastosowano niezgodny z instrukcją ITB Nr 475/83 Metoda wzmacniania stropów drew-
nianych przez zespolenie belek z płytą żelbetową sposób współpracy żelbetowej płyty tarasu
z drewnianymi belkami stropowymi. W przyjętym rozwiązaniu żelbetowa płyta nie współ-
pracuje z drewnianymi belkami w przenoszeniu obciążeń z uwagi na brak kontaktu betonu
z belkami (między płytą i belkami ułożona została warstwa odkształcalnego styropianu) (rys. 2
i 3). Osobnym zagadnieniem jest fakt, że stan techniczny drewnianych belek stropowych
z uwagi na wymiary poprzeczne dyskwalifikował je do użycia jako elementy współpracujące
z planowaną do wykonania płytą żelbetową.
5. Rozwiązania projektowe usunięcia usterek i uszkodzeń stropu nad II piętrem
Uwzględniając stan techniczny stropu nad II piętrem w trybie pilnym podjęte zostały działania
mające na celu zabezpieczenie budynku przed wystąpieniem katastrofy budowlanej. Część
lokalu mieszkalnego poniżej stropu nad II piętrem, w obszarze którego został samowolnie
wykonany taras została wyłączona z eksploatacji, a drewniane belki stropowe zostały tymcza-
sowo podstemplowane.
Opracowane rozwiązanie projektowe przewidywało całkowitą rozbiórkę istniejącego tara-
su i odtworzenie stropodachu wykonanego jako lekka konstrukcja drewniana [1, 3, 4]. Przyjęto
wymianę wszystkich drewnianych belek stropowych na nowe oraz wykonanie ich kotwienia
czołowego i bocznego (rys. 4) w ścianach. Rozwiązanie projektowe przewidywało montaż
dodatkowego kształtownika stalowego HEB200 jako podpory dla słupków drewnianych
140
×
140 mm, które miały stanowić podparcie ukośnych krokwi dachowych 100
×
180 mm
Budownictwo ogólne
181
(rys. 5). Przyjęto wykonanie poszycia połaci dachowej z 2 warstw płyt OSB/4 (1.8+2.5 cm)
łączonych na „pióro i wpust”.
Rys. 4. Rozmieszczenie drewnianych belek stropu nad II piętrem (w poziomie stropodachu)
– stan projektowany
Rys. 5. Przekrój podłużny przez strop nad II piętrem (w poziomie stropodachu) – stan projektowany
182
Majewski T. i in.: Awaria stropu wielorodzinnego budynku mieszkalnego jako następstwo…
6. Wnioski
Jedną z częstych przyczyn awarii budynków mieszkalnych jest samowolne prowadzenie
robót budowlanych, w tym prac obejmujących przebudowę elementów konstrukcyjnych bez
dokumentacji projektowej, prowadzonych przez niewykwalifikowanych pracowników oraz
bez właściwego nadzoru technicznego. Przedstawiony przypadek stropu o konstrukcji drew-
nianej, spełniającego w okresie wcześniejszym funkcję stropodachu, który został w ramach
prac remontowych dociążony żelbetową płytą tarasu, jest przykładem działań prowadzonych
z pominięciem elementarnych zasad wiedzy technicznej. Zmiana konstrukcji stropu oraz jego
nieprawidłowe wykonanie doprowadziło do bezpośredniego zagrożenia bezpieczeństwa
konstrukcji. Przeciążone i uszkodzone drewniane belki stropowe nie spełniały wymagań
normowych w zakresie Stanu Granicznego Nośności oraz Stanu Granicznego Użytkowania.
Ż
elbetowa płyta tarasu, belki stropowe oraz mury konstrukcyjne w okresie eksploatacji tarasu
uległy poważnemu uszkodzeniu. Zarysowania murów w połączeniu z niewłaściwie wykona-
nymi warstwami wykończeniowymi tarasu spowodowały powstanie uszkodzeń cieplno-wil-
gotnościowych w obszarze węzła stropowo - ściennego. Zaproponowana metoda naprawy
obejmowała rozbiórkę istniejącego tarasu, demontaż uszkodzonych drewnianych belek stropo-
wych oraz odtworzenie drewnianej konstrukcji stropodachu.
Literatura
1.
Mitzel A., Stachurski W., Suwalski J.: Awarie konstrukcji betonowych i murowych,
Arkady, 1973.
2.
Ś
ciślewski Z., Ochrona konstrukcji żelbetowych, Arkady, Warszawa 1999.
3.
Kotwica J.: Konstrukcje drewniane w budownictwie tradycyjnym, Arkady, Warszawa
2005.
4.
Neuhaus H.: Budownictwo drewniane, PWT, 2008.